溫度對(duì)作物生長(zhǎng)的影響及調(diào)控措施

1、溫度對(duì)作物生長(zhǎng)的影響及調(diào)控措施張明偉農(nóng)研1201提綱溫度的相關(guān)概念1.1溫周期1.2三基點(diǎn)1.3積溫溫度對(duì)作物生長(zhǎng)的影響土壤溫度對(duì)作物發(fā)芽、出苗的影響溫度對(duì)生殖發(fā)育的影響溫度對(duì)作物酶的活性的影響晝夜溫差對(duì)農(nóng)作物的影響極端溫度對(duì)作物的危害（重點(diǎn)分析高溫逆境對(duì)作物的危害）農(nóng)藝措施對(duì)溫度的調(diào)控參考文獻(xiàn)溫度是作物生長(zhǎng)的關(guān)鍵因素，一方面溫度直接影響作物生長(zhǎng)、分布界限和產(chǎn)量； 另一方面，溫度也影響著作物的發(fā)育速度，從而影響作物生育期的長(zhǎng)短與各發(fā)育期的 長(zhǎng)短與各發(fā)育期出現(xiàn)的早晚。此外，溫度還影響著作物病蟲害的發(fā)生、發(fā)展。因此， 適宜的溫度是作物生存及生長(zhǎng)發(fā)育的重要條件之一。溫度的相關(guān)概念1.1溫周期溫周期：

2、作物生長(zhǎng)發(fā)育與溫度變化的同步現(xiàn)象稱之為溫周期。年范圍的溫周期對(duì)植物 開花的影響比較明顯。溫帶許多植物早在種子萌發(fā)期間就必須經(jīng)受一定的溫度條件作 用，將來才能萌發(fā)或開花。如牡丹的種子春季播種當(dāng)年只生根不萌出地上芽，秋季播 種則第二年春天發(fā)芽；冬小 麥必須在0-2 C環(huán)境中經(jīng)歷5-8天以上才能開花（稱春化 作用）。因此，晝夜變溫對(duì)作物生長(zhǎng)有很大影響。一般來說：水稻以白天24-26C，夜溫14-16C，最有利于籽粒灌漿；小麥以白天20C，夜溫17C，最有利于麥穗中的小穗 的形成；同時(shí)，小麥籽粒中蛋白質(zhì)含量與日夜溫差呈正相關(guān)R= 0.85。1.2三基點(diǎn)溫度農(nóng)作物生長(zhǎng)的三基點(diǎn)溫度指農(nóng)作物生長(zhǎng)的最適溫度、

3、最低溫度和最高溫度。在最高溫 度和最低溫度時(shí)，農(nóng)作物生長(zhǎng)發(fā)育停止，在最適溫度時(shí)，農(nóng)作物生長(zhǎng)速度最快。在最高溫度和最低溫度時(shí)再升高或降低，農(nóng)作物開始出現(xiàn)傷害甚至致死。農(nóng)作物最低溫度最適溫度最高溫度水稻101230 323638小麥34.520 223032玉米81030 324044油菜4 520 253032棉花1314283513積溫積溫：是指某一生育時(shí)期或某一時(shí)段內(nèi)，逐日平均氣溫積累之和。它是熱量資源的 表示方法，也是作物對(duì)熱量指標(biāo)的要求；也表示了作物某一生育時(shí)期或全生育時(shí)期 所需要的溫度總和。高于生物學(xué)下限溫度的溫度值為活動(dòng)溫度。活動(dòng)溫度與生物學(xué)下限溫度之差稱為有效 溫度。作物全生育期（

4、或某一生育期）中活動(dòng)溫度的總和，稱活動(dòng)積溫。作物全生育期（或 某一生育期）中有效溫度的總和，稱有效積溫?；顒?dòng)積溫計(jì)算公式： 丫二刀 ti BY為活動(dòng)積溫，B為生物學(xué)下限溫度，ti B為高于下限溫度的日平均溫度，即 活動(dòng)溫 度。刀為該生育期始日至終日（1 n）日之和。有效積溫計(jì)算公式：A=E（ ti B-B）A為有效積溫，（ti B-B）為有效溫度，B為生物學(xué)下限溫度溫度對(duì)作物生長(zhǎng)的影響溫度不但影響植物發(fā)芽、生長(zhǎng)發(fā)育、開花結(jié)實(shí)還會(huì)影響到作物的產(chǎn)量和品質(zhì)。2.1 土壤溫度對(duì)作物發(fā)芽、出苗的影響土溫對(duì)種子、出苗的影響比對(duì)氣溫的影響要直接得多，故一般用土溫指標(biāo)較 為 確切。因?yàn)榇翰ヒ?厘米土溫要比氣溫

5、高2度；而土溫受具體地塊的地形、坡 度、土壤水分、耕作條件、天氣與作物覆蓋等的影響而千差萬別；同時(shí)土壤不同深度 的溫度也差異較大，特別是白天的溫度，例如春播時(shí)3厘米、5厘米與10厘米白天 特別是中午的土溫有較大差別，所以播種深度對(duì)發(fā)芽與出苗的快慢影響很大。2.2溫度對(duì)生殖發(fā)育的影響許多二年生和多年生植物需通過低溫春化作用才能進(jìn)入花芽發(fā)育。喜溫作物（如水稻、棉花）成花不存在低溫誘導(dǎo)或促進(jìn)作用，但 高溫可引發(fā)少數(shù)作物開花或促進(jìn)開花（如菠菜、水稻、棉花等）。秈稻幼穗發(fā)育要求日均溫21C以上，粳稻19C以上，最適溫度26-30 C。在 適溫 條件下，幼穗發(fā)育期所需日數(shù)最少，而溫度愈低所需日數(shù)愈多。2.

6、3溫度對(duì)作物酶的活性的影響作物的一切生命活動(dòng)都需要酶的參加，各種酶的活動(dòng)都要求一定的溫度，作物的 光合作用、呼吸作用、吸收作用、蒸騰作用的強(qiáng)弱都受溫度直接影響，從而影 響作物 的生長(zhǎng)和發(fā)育。2.4晝夜溫差對(duì)農(nóng)作物的影響農(nóng)作物白天光合作用與呼吸作用同時(shí)進(jìn)行，夜間只進(jìn)行呼吸作用。光合作用 積累有機(jī)物質(zhì)，呼吸作用消耗有機(jī)物質(zhì)，有機(jī)物積累越多，產(chǎn)量就越高，品質(zhì)也提 高，反之，產(chǎn)量則少，品質(zhì)也低。在適宜農(nóng)作物生長(zhǎng)的溫度范圍內(nèi)，溫度越高，生長(zhǎng)越旺盛，光合作用和呼吸作用 也就越旺盛。白天光合作用與呼吸作用同時(shí)進(jìn)行，溫度越高積累的有機(jī)物就 越多， 因此，在一定溫度范圍內(nèi)，白天溫度越高越好，而晚上只進(jìn)行呼吸作用

7、，溫度越高， 呼吸作用越強(qiáng)，消耗的有機(jī)物就越多，而溫度越低，呼吸作用越弱，消耗的有機(jī)物就 越少，因此在一定溫度范圍內(nèi)，晚上溫度越低越好。例如：新疆瓜果、葡萄香甜可口，東北大米，產(chǎn)量品質(zhì)，馬鈴薯產(chǎn)量品質(zhì)較 好， 西藏蘿卜40斤/個(gè)，大頭菜70斤/個(gè)。青海柴達(dá)木盆地香德農(nóng)場(chǎng)春小麥1978年小麥 畝產(chǎn)1013.05kg，千粒重40-50g。就是由于這些地區(qū)白天的高溫配合較強(qiáng) 的太陽輻 射，積累的有機(jī)物多，晚上的低溫消耗的有機(jī)物少的原因。因此，在氣溫綜合影響下，在一定溫度范圍內(nèi)氣溫日較差大則產(chǎn)量高品質(zhì)好 晝夜 溫差愈大（白天高、晚上低），農(nóng)作物產(chǎn)量增高，品質(zhì)提高的原理。極端溫度對(duì)作物的危害對(duì)作物不利的

8、溫度（低溫或高溫）叫做溫度逆境。溫度逆境對(duì)作物生長(zhǎng)均有明 顯的不利影響，且其適應(yīng)性隨作物類型而異。（一）對(duì)低溫逆境的反應(yīng)見本組楊景同學(xué)的分析（二）對(duì)高溫逆境的反應(yīng)近百年來，全球氣候呈現(xiàn)出以變暖為主要特征的顯著變化，全球變暖已經(jīng)是不 爭(zhēng)的科學(xué)事實(shí)。預(yù)計(jì)在未來全球氣候變暖背景下，我國(guó)多數(shù)大陸地區(qū)在21世 紀(jì)極 端高溫、熱浪等事件的發(fā)生頻率很可能繼續(xù)增加，因此高溫逆境對(duì)作物的影 響也越 來越引起人們的重視。高溫對(duì)作物的傷害，可以分為間接傷害和直接傷害。間接傷害 高溫易導(dǎo)致蛋白質(zhì)合成受阻.同時(shí)，高溫促使有毒物質(zhì)的生成。高溫 下 作物呼吸作用強(qiáng)度大于光合作用強(qiáng)度，不僅不能貯備物質(zhì)，而且還要消耗原有 的物

9、 質(zhì)，時(shí)間愈久，作物將因饑餓而死亡。此外，高溫引起蒸騰速率增加，即使土壤不缺 水，作物也有遭受干旱的危險(xiǎn)。直接傷害高溫引起的直接傷害表現(xiàn)為蛋白質(zhì)變性和脂溶兩個(gè)方面。高溫使蛋白質(zhì) 分子的空間結(jié)構(gòu)破壞，失去其原有的生物學(xué)特性。主要是由脂類和蛋白質(zhì)組成，脂 類和蛋白質(zhì)之間是靠聯(lián)系，高溫裂解了生物膜中的靜電或疏水鍵，因而致使膜中的 類脂物質(zhì)游離出來。高溫還使線粒體和葉綠體正常結(jié)構(gòu)發(fā)生顯著破壞。高溫對(duì)作物的傷害具體表現(xiàn)在以下六個(gè)方面：1、光合作用與呼吸作用失去 平 衡；2、高溫增加作物的熱負(fù)荷，水分大量消耗于蒸騰散熱，引起體內(nèi)水分平 衡的破 壞，使植株萎蔫干枯；3、高溫加速作物的生長(zhǎng)發(fā)育，縮短全生育期，

10、加 速衰老，使 產(chǎn)量顯著下降；4、高溫引起代謝的紊亂，導(dǎo)致有害代謝產(chǎn)物的積累；5、高溫影響 花藥開裂、花粉活力及受精過程，造成結(jié)實(shí)率大幅降低。6、高溫抑制物質(zhì)運(yùn)輸， 在高溫下韌皮部篩管的篩板中形成胼胝質(zhì)，堵塞篩孔，物流運(yùn)輸不 能暢通。因此， 高溫可通過影響物質(zhì)運(yùn)輸，而影響果實(shí)或種子的充實(shí)度。案例分析案例一：對(duì)于水稻而言生育前期受高溫?zé)岷?，葉片葉尖干枯、卷曲，開花 灌漿時(shí)期受到高溫?zé)岷Φ挠绊?，?huì)使灌漿期縮短，千粒重下降，或開花后不灌漿，空 殼粒多，嚴(yán)重影響水稻產(chǎn)量，受災(zāi)較嚴(yán)重的田塊，平均結(jié)實(shí)率為60% 70%，較 正常年份下降20%，減產(chǎn)20%以上；受災(zāi)嚴(yán)重的田塊，平均結(jié)實(shí)率為20% 30%,

11、減產(chǎn)60%以上。我國(guó)長(zhǎng)江流域每年都會(huì)出現(xiàn)持續(xù)高溫天氣，給雜交稻生產(chǎn)造成 嚴(yán)重危 害。2003年安徽省受高溫?zé)岷Τ蔀?zāi)的面積達(dá)500多萬畝，減產(chǎn)10億公 斤；2006 年江淮地區(qū)和南京地區(qū)受災(zāi)面積達(dá)百萬畝。水稻盛花期，當(dāng)溫度超過28C時(shí)，結(jié)實(shí)率為80.9%，而溫度超過38C時(shí)，結(jié)實(shí) 率幾 乎為0。早稻灌漿-成熟期，出現(xiàn)32C高溫是千粒重的傷害溫度；35C高溫可 以引起籽 粒早衰，縮短籽粒的灌漿持續(xù)期，是實(shí)粒率的傷害溫度。因此，35T高溫被認(rèn)為是 千粒重和實(shí)粒率下降引起減產(chǎn)的主要原因，也稱水稻開花期的高溫傷害 指標(biāo)。其影響 機(jī)理主要是高溫影響花粉受精和造成高溫逼熟，從而造成空枇率的增加。無論早稻還

12、是中稻產(chǎn)量都有明顯減少，產(chǎn)量損失最高均達(dá)30%以上。在 相同高溫年份，中稻的 最大減產(chǎn)率值一般要大于早稻。因此總的來說，高溫?zé)岷?對(duì)中稻產(chǎn)量的不利影響略 大于早稻。案例二：案例：1993年小麥開花期間河南省局部地區(qū)出現(xiàn)了持續(xù)多日的38e （4月 19-23日）高溫天氣。后期高溫加上在干燥條件下，高溫低濕伴隨著大風(fēng)，形 成典型的 干熱風(fēng)，導(dǎo)致小麥高溫逼熟，減產(chǎn)幅度達(dá)10%-30%成,為北方廣大麥區(qū)小麥生產(chǎn)的主 要脅迫因子之一。李永庚等研究灌漿期不同階段高溫脅迫對(duì)小麥產(chǎn)量和品質(zhì)的影響發(fā)現(xiàn)：1）子 粒蛋 白質(zhì)積累速率在高溫處理期間顯著提高（p0.05），但高值持續(xù)期縮短，并最 終造成植 株氮素積累量

13、減少，氮素收獲指數(shù)降低（p0.05）。2）小麥蛋白質(zhì)的組成 和品質(zhì)對(duì)不 同灌漿階段的響應(yīng)存在顯著差異，前期高溫脅迫導(dǎo)致麥谷蛋白/醇溶 蛋白的比值以及 麥谷蛋白大聚合體（GMP含量增加，標(biāo)志蛋白質(zhì)和淀粉品質(zhì)的濕 面筋含量升高、沉降 值增加、膨脹勢(shì)和高峰粘度等指標(biāo)也顯著提高；灌漿中期高溫卻導(dǎo)致上述指標(biāo)降 低；灌漿后期高溫在造成粒重減小、產(chǎn)量降低和淀粉品質(zhì)下 降的同時(shí)，卻有利于蛋 白質(zhì)含量的提高。3）小麥淀粉積累的形成與蛋白質(zhì)品質(zhì)的形成是兩個(gè)既相互聯(lián)系又相 互獨(dú)立的過程，高溫條件下子粒蛋白質(zhì)含量的升高是 淀粉積累量減少造成的。4、農(nóng)藝措施對(duì)溫度的調(diào)控在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中常采用栽培措施調(diào)節(jié)土溫與氣溫，以保證作

14、物生長(zhǎng)的適宜溫 度條 件。常用的措施有灌溉、松土或鎮(zhèn)壓、壟作或溝種等，它們通過改變熱量 平衡與土壤 熱特性 如熱容量與導(dǎo)熱率等）來調(diào)節(jié)土溫和氣溫。4.1灌溉對(duì)土溫的影響在溫暖季節(jié)，灌溉主要引起降溫。寒冷季節(jié)則可以保溫。一般對(duì)土溫（10cm）來 說，冬水保溫效應(yīng)可有C左右，夏季灌溉的降溫效應(yīng)可達(dá)1-3 C。澆水除直接影響溫度的高低外，還可緩和溫度變化。如冬灌可以穩(wěn)定地溫，防止 越冬作物受害。4.2松土與鎮(zhèn)壓對(duì)土溫的影響（1）鋤地（松土）對(duì)土溫的影響。鋤地的作用是綜合的，可有增溫、保墑、通氣及一 系列生理生態(tài)效應(yīng)，僅就溫度效應(yīng)來說，鋤地可使暖季晴天土壤表層（3cm日平 均溫度增高約1C最高溫度增高

15、2-3 C或更多。（2）鎮(zhèn)壓對(duì)土溫的影響。鎮(zhèn)壓的作用與鋤地相反，它能增加土壤容重，減少土壤孔 隙，增加表層土壤水分，從而使土壤熱容、熱導(dǎo)率都有增加。土壤經(jīng)鎮(zhèn)壓后，白天熱 量下傳較快，使土壤表層在一天的高溫期間有降溫趨勢(shì)；夜間下層熱量上傳較多、故在一天的低溫期間可提高溫度，即緩和了土壤表層溫度日變化。43壟作對(duì)土溫的影響壟作對(duì)土溫的影響在一年的溫暖季節(jié)，壟作可以提高士 壤表層溫度，有利于種子發(fā)芽與幼苗生長(zhǎng)，一般可提高壟背土壤(5cm)日平均溫度1- 2 C，并加大溫度日較差。4.4覆蓋與土壤溫度.地膜覆蓋栽培用很薄(0.004-0.02mm)的塑料薄膜緊貼地面進(jìn)行的覆蓋 栽培。 它是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)

16、中最簡(jiǎn)單有效的增產(chǎn)措施之一。地膜覆蓋具有協(xié)調(diào)土壤 溫度，保持 土壤水分、改善土壤物理性狀、增加土壤養(yǎng)分、減輕土壤鹽漬化等多種作用，因此有 縮短作物苗期、促進(jìn)生長(zhǎng)發(fā)育、提高開花結(jié)果、增加產(chǎn)量等效果。.桔桿覆蓋玉米秸稈覆蓋麥田，冬季的保溫作用有利于冬小麥安全越冬，春 季降溫作用，則推遲冬小麥返青生長(zhǎng)，延長(zhǎng)小麥生育期。玉米田中秸稈覆蓋可以有 效平抑地溫的變化，降低地溫的日振幅，緩和晝夜溫差，避免了地溫的劇烈 變化， 能有效緩解地溫激變對(duì)作物根部產(chǎn)生的傷害。參考文獻(xiàn)作物生態(tài)學(xué)，曹衛(wèi)星房世波，沈斌，譚凱炎，等.大氣C6和溫度升高對(duì)農(nóng)作物生理及生產(chǎn)的影響J.中 國(guó)生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2010年9月,第18卷,第5期.姚鳳梅漲佳華.1981-2000年水稻生長(zhǎng)季相對(duì)極端高溫事件及其氣候風(fēng)險(xiǎn)的變化J.自然災(zāi)害學(xué)報(bào)，2009年8月,18卷4期.張，趙艷霞,王春乙.長(zhǎng)江中下游地區(qū)高溫?zé)岷?duì)水稻的影響J.災(zāi)害學(xué),2011年10月,第26卷,第4期.王才林，仲維功.高溫對(duì)